ایجاد لیزر بریلوئن با آرایه توری براگ فیبری حک شده در فیبر نوری مخروطی تک مد 

Brillouin lasing in single-mode tapered optical fiber with inscribed fiber Bragg grating array

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

ایجاد لیزر بریلوئن با آرایه توری براگ فیبری حک شده در فیبر نوری مخروطی تک مد

Brillouin lasing in single-mode tapered optical fiber with inscribed fiber Bragg grating array

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

کریستال فوتونی لیزر زیستی سیال نوری

Photonic crystal optofluidic biolaser

چکیده

اخیراً کاربرد لیزرهای زیستی حلال نوری در تجزیه های زیستی مورد توجه قرار گرفته است که به دلیل مزیت آنها در برابر روشهای رایج حسگر زیستی قرار می گیرد. با استفاده از یک بلوک کریستال فوتونی با حفرات انتخابی هوا نافذ رنگ، یک لیزر زیستی جدید با ساختار غیر یکنواخت حلال نوری پیشنهاد شده است، که دارای قدرت کارایی تبدیل 25% و پهنای خط طیفی 0.24 نانومتر است. شبیه سازیها نشان می دهد که علاوه بر این خصوصیات رضایت بخش لیزری، تراشه لیزر زیستی- آزمایشگاهی پیشنهاد شده حساسیت بالایی به تغییرات زیستی بسیار کوچک دارد که ممکن است در حفرات آنها روی دهد و می تواند یک ویروس را در شعاعی به کوچکی 13 نانومتر شناسایی کند.

به طور کلی، شبیه سازی، از مدل شاخص شکست موثر برای ارزیابی رابطه متقابل بین نور و شناساگر زیستی استفاده می کند. در واقع این مدل نمی تواند اثرات جذب انتخابی پذیرنده های زیستی را توصیف کند. به دلیل این محدودیت، مدل مربوطه فاقد قابلیت تمایز بین دو مولکول زیستی مختلف با ظاهر و ضریب شکست مشابه است. همچنین در کاربرد عملی، لیزر زیستی با مولکولهای پذیرنده زیستی یا شناساگر زیستی مجهز شده اند که آنها را قادر می سازد تا بین بیومولکولهای هدف و غیر هدف در یک نمونه تمایز قائل شوند. به عبارت دیگر، تخصصی بودن یک لیزر زیستی بدون استفاده از مولکولهای شناساگر زیستی و پذیرنده زیستی قادر به توصیف و ارزیابی نیست. بنابراین نمی توانیم هیچ روش روشنی را برای تعیین خصوصیات حسگر در شبیه سازی خود بررسی کنیم. جدای از روشهای عملی برای به دست آوردن HP-VLP در ساختار کریستال فوتونی و فرایند عملیاتی مرتبط با آن که در (3) گزارش شده است، به دلیل محیط سیالی، بیشتر انواع مولکولهای شناساگر زیستی یا بیومولکولی در نمونه های سیال به آسانی به ساختار تراشه-روی یک آزمایشگاه پیشنهاد شده متصل شود. علاوه بر این، اتیلن گلیکول اجازه متصل شدن همه انواع ذرات الکلی-سریع زیستی را به ناحیه لیزر زیستی را می دهد.

Abstract

Optofluidic biolasers are recently being considered in bioanalytical applications due to their advantages over the conventional biosensing methods. Exploiting a photonic crystal slab with selectively dye-infiltrated air holes, we propose a new optofluidic heterostructure biolaser, with a power conversion efficiency of 25% and the spectral linewidth of 0.24 nm. Simulations show that in addition to these satisfactory lasing characteristics, the proposed lab-on-a-chip biolaser is highly sensitive to the minute biological changes that may occur in its cavity and can detect a single virus with a radius as small as 13 nm.

Simulations, in general, use the effective refractive index model to evaluate the interaction between light and bio-analytes. This model can’t, in fact, describe the selective absorption effects of bio-receptors. Due to this limitation, the related model has no ability to differentiate between two different biomolecules with similar shapes and refractive indices. Nevertheless, in practical applications, the biolasers are equipped with bio- receptors or bio-recognition molecules which enable them to differentiate between target and non-target biomolecules in a body sample. In other words, specificity of a biosensor without using bio-recognition and bioreceptor molecules could not be defined and investigated. Therefore, we couldn’t examine any clear approach for sensor specificity in our simulations.Besides the practical approach for capturing the HP-VLPs in photonic crystal structure and its related functionalization process which reported in [3], due to fluidic gain medium, most types of bio-recognition molecules or biomolecules in body fluid samples can readily be attached to the proposed lab-on-a-chip structure. Additionally, ethylene glycol allows attaching all types of alcohol-fast biological particles to the active region of biolaser directly.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

کریستال فوتونی لیزر زیستی سیال نوری

Photonic crystal optofluidic biolaser

واکنش سلول های بنیادین مزانشیمی در محیط آزمایشگاه نسبت به یک ماده پلیمری که با لیزر CO2 اصلاح شده است

In vitro mesenchymal stem cell response to a CO2 laser modified polymeric material

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

واکنش سلول های بنیادین مزانشیمی در محیط آزمایشگاه نسبت به یک ماده پلیمری که با لیزر CO2 اصلاح شده است

In vitro mesenchymal stem cell response to a CO2 laser modified polymeric material

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

آنالیز کارایی سیستم های نوری فضای آزاد موازی چند هاپی بر روی کانال های محو ویبول با تابع توان ریاضی

Performance Analysis of Multihop Parallel Free-Space Optical Systems Over Exponentiated Weibull Fading Channels

مقدمه

مدل‌های سیستم و کانال

مدل کانال

مدل سیستم

تحلیل عملکرد

تحلیل عملکرد ABER

تحلیل احتمال قطع

نتایج تحلیلی و شبیه‌سازی

نتیجه‌گیری

چکیده

عملکرد سیستم‌های ارتباطی همیاری نوری فضای آزاد ( FSO) موازی چند هاپی با پروتکل رمزگشایی و ارسال به‌وسیله کانال‌های محو ویبول و آنهم با استفاده از تابع توان ریاضی ( EW) به‌صورت سیستماتیک موردبررسی قرارگرفته است. تابع چگالی احتمالی و تابع توزیع تجمعی حداکثر-حداقل متغیر تصادفی EW به‌وسیله معیار حداقل-حداکثر به‌عنوان بهترین طرح انتخاب مسیر به دست می‌آیند. بعد از آن، عبارات تحلیلی میانگین نرخ خطای بیتی ( ABER) و احتمال قطع برق به ترتیب با لینک‌های توزیع یکسان و مستقل ( i.i.d) به دست می‌آیند. بر این اساس، میزان ABER برای یک سیستم FSO توزیع مستقل و غیر یکسان (non-i.i.d) نیز به‌وسیله قانون تربیع گاوس-لاگر به دست می‌آید. عملکرد ABER سیستم مورد بررسی تحت شرایط آشفتگی مختلف، اندازه‌های دیافراگم گیرنده و پارامترهای ساختاری مختلف (C و R) به‌صورت مفصل در آینده تحلیل خواهند شد. مقایسه بین سیستم‌های FSO i.i.d و non-i.i.d بر روی کانال‌های محو EW نشان می‌دهد که عملکرد هر دو سیستم را با قطرهای بزرگ‌تر دیافراگم در نظر گرفته‌شده برای پارامترهای ساختار انتخابی R و C می‌توان ارتقا داد. شبیه‌سازی مونت کارلو نیز برای تأیید صحت عبارات تحلیلی ABER ارائه می‌شود. این کار یک مدل سیستمی کلی را معرفی می‌کند و از آن برای تحلیل و طراحی سیستم‌های ارتباطی FSO می‌توان استفاده کرد.

5- نتیجه‌گیری

در این مقاله عملکرد DF موازی چند هاپی کلی بر اساس سیستم ارتباطی همیاری FSO تحت کانال‌های محو EW به‌صورت تحلیلی و عددی و با استفاده از معیار حداکثر-حداقل موردبررسی قرارگرفته است.PDF و CDF مربوط به EW RV مشخص‌شده‌اند و عبارات تحلیلی متناظر مربوط به ABER احتمال قطع مربوط به مدولاسیون BPSK با لینک‌های i.i.d به ترتیب به دست آمدند. بعدازآن،ABER مربوط به سیستم FSO توزیع مستقل و غیر یکسان (non-i.i.d) بر اساس قانون تربیع گاوس-لاگر به دست می‌آید. علاوه بر این، عملکرد ABER سیستم‌های موردنظر به همراه شبیه‌سازی‌های MC به‌صورت سیستماتیک بررسی می‌شوند. مقایسه بین سیستم‌های i.i.d و non-i.i.d بر روی مدل محو EW نشان می‌دهد که عملکرد هر دو سیستم را با اندازه‌های بزرگ‌تر دهانه دیافراگم با پارامترهای R و C ساختار انتخابی می‌توان ارتقا داد. این مقاله به طراحی سیستم مربوط به سیستم‌های FSO موازی چند هاپی کمک زیادی خواهد کرد.

Abstract

The performances of multihop parallel free-space optical (FSO) cooperative communication systems with decode-and-forward protocol under exponentiated Weibull (EW) fading channels have been investigated systematically. With the max-min criterion as the best path selection scheme, the probability density function and the cumulative distribution function of the max-min EW random variable are derived. The analytical expressions for the average bit error rate (ABER) and outage probability with identically and independently distributed (i.i.d.) links are then obtained, respectively. Based on it, the ABER for a non-identically and independently distributed (non-i.i.d.) FSO system is also deduced with the help of the Gauss-Laguerre quadrature rule. The ABER performance of the considered system are further analyzed, in detail, under different turbulence conditions, receiver aperture sizes, and structure parameters (R and C). The comparison between i.i.d. and non-i.i.d. FSO systems over EW fading channels shows that the performances of both systems could be improved with large aperture diameters adopted for the structure parameters R and C selected. Monte Carlo simulation is also provided to confirm the correctness of the analytical ABER expressions. This work presents a generalized system model, and it can be used to analyze and design FSO communication systems.

5- Conclusion

In this paper, the performance of a generalized multi-hop parallel DF based FSO cooperative communication system under EW fading channels have been studied analytically and numerically with the max-min criterion employed. The PDF and CDF of the max-min EW RV have been deduced and the corresponding analytical expressions of ABER and outage probability of BPSK modulation with i.i.d. links have been achieved, respectively. Then, the ABER for non-identically and independently distributed (non-i.i.d.) FSO system is derived based on the Gauss-Laguerre quadrature rule. Furthermore, the ABER performance of the considered systems are investigated systematically combined with MC simulations. The comparison between i.i.d. and non-i.i.d. systems over EW fading model demonstrates that the performance of both systems could be enhanced by large aperture sizes with the structure parameters R and C selected. This work will be of great help for the system design of multi-hop parallel FSO systems.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

آنالیز کارایی سیستم های نوری فضای آزاد موازی چند هاپی بر روی کانال های محو ویبول با تابع توان ریاضی

Performance Analysis of Multihop Parallel Free-Space Optical Systems Over Exponentiated Weibull Fading Channels

روش مخلوط سیگنال میکروویو فوتونیک با استفاده از حامل متعامد فاز همدوس برای کاربرد رایو روی فیبر

Photonic microwave-signal-mixing technique using phase-coherent orthogonal optical carriers for radio-over-fiber application

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

روش مخلوط سیگنال میکروویو فوتونیک با استفاده از حامل متعامد فاز همدوس برای کاربرد رایو روی فیبر

Photonic microwave-signal-mixing technique using phase-coherent orthogonal optical carriers for radio-over-fiber application

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

الیاف شکاف نوار فوتونیک توخالی: فناوری و کاربردها

Hollow-core photonic bandgap fibers: technology and applications

چکیده

1. پیشگفتار

2. مبانی ساخت HC-PBGFs

3. هدایت نوری در فیبرهای باند گپ فتونیک

3.1. تشکیل باند گپ فتونیک و هدایت خارج از صفحه

3.2. پهنای باند PBG

3.3. حالت‌های سطح

4. کنترل اتلاف و مدالیته در HC-PBGFها

4.1. اتلاف انتشار در HC-PBGFها

4.2. شعاع هسته، تعداد حالت‌های هوا و کیفیت مدال

5. کاربردهای HC-PBGFها

5.1. اپتیک فیبر گازی غیر خطی

5.2. سنجش گاز و سلول‌های مرجع فرکانس

5.3. تحویل پرتوی لیزر

5.4. سنجش فیبر نوری

5.5. ارتباطات نوری

6. نتیجه‌گیری‌ها

منابع

چکیده

 از زمان نمایش‌های اولیه مفهومی و عملی در اواخر دهه 1990، فیبرهای باند گپ فتونیک توخالی  (HC-PBGFs) با توجه به وعده ارائه طیف منحصر به فردی از ویژگی‌های عملی که به سادگی در انواع فیبرهای متعارف امکان‌پذیر هستند توجه فزاینده‌ای را جذب کرده‌اند. HC-PBGFها دارای پتانسیل غلبه بر برخی از محدودیت‌های اساسی فیبرهای توپر با به عنوان مثال وعده کاهش میزان اتلاف انتقال، کاهش غیر خطی بودن، افزایش آستانه‌های آسیب، کاهش نهفتگی و غیره هستند. آن‌ها همچنین محیط منحصر به فردی را برای طیف وسیعی از نور فراهم می‌سازند: تعاملات مواد در اشکال مختلف، به ویژه برای رسانه‌های گازی. در این مقاله به بررسی وضعیت فعلی این رشته، از جمله آخرین تحولات در شناخت مکانیسم‌های پایه هدایت در این فیبرها و ویژگی‌های منحصر به فردی که آن‌ها می‌توانند نشان دهند، می‌پردازیم. همچنین قبل از توصیف برخی از مهمترین کاربردهای فناوری، جدیدترین پیشرفت‌ها در زمینه ساخت و مشخصات فیبر را با تمرکز ویژه روی استفاده از آن‌ها در اپتیک فیبر گاز-محور و ارتباطات نوری مورد بررسی قرار می‌دهیم. 

1. پیشگفتار

فناوری فیبر نوری دارای نقش مهمی در جامعه مدرن است به طوری که اینترنت جهانی و سیستم‌های ارتباطی را امکان‌پذیر ساخته است که در حال حاضر برای اکثر مردم در جهان قابل دسترس هستند؛ این فناوری به تازگی، نسل جدیدی از دستگاه‌های لیزر با توان بالا را فراهم می‌کند که کاربردهای فزاینده‌ای را در طیف بسیار وسیعی از برنامه‌های کاربردی علمی، پزشکی و تولید می‌یابند. پس از بیش از 50 سال پیشرفت مستمر و کاربرد تجاری این فناوری، شاید تعجب آور باشد که هنوز فضای زیادی برای کشف و بهبود در زمینه فیبرهای نوری وجود دارد. با این حال، بسیاری مدعی هستند که ما در حال حاضر در دوره طلایی تحقیقات در زمینه فیبرهای نوری هستیم و شکل‌های جدیدی از فیبرها در حال توسعه هستند و همچنین فرصت‌های ساخت دستگاه‌های جالب در حال ظهور می‌باشند. احتمالا یکی از جالب‌ترین این انواع جدید فیبر، فیبر باند گپ فتونیک توخالی (HCPBGF) است که همانطور که به طور مختصر بحث خواهیم کرد، نور را به شیوه بسیار متفاوتی در اکثر فیبرهای مورد استفاده در جهان امروزی هدایت می‌کند. 

6. نتیجه‌گیری‌ها

در نتیجه‌گیری، ما مروری از وضعیت فعلی رشته HC-PVGF را با توصیف آخرین شناخت از مکانیسم هدایت اساسی و مسائل محدود کننده عملکرد فعلی/نهایی این رده نسبتا جدید از فیبرهای نور فراهم ساخته‌ایم. همچنین به شرح وضعیت فعلی ساخت HC-PBGF پرداخته و برخی از جدیدترین دستاوردها در کاهش اتلاف انتشار را گزارش دادیم و در عین حال، پهنای باند مفید را ماکسیمم‌سازی کرده و ویژگی‌های مدال شرایطی مورد نیاز برای بسیاری از جالب‌ترین و سودمندترین کاربردعا را تضمین کردیم. در نهایت، به طور مختصر به بررسی برخی از جالب‌ترین کاربردهای سیستم‌ها/دستگاه فناوری پرداخته و به ویژه پیشرفت در جهت استفاده از HC-PBGFها به عنوان رسانه انتقال داده برای هر دوی ارتباطات کوتاه و طولانی که در آن‌ها، مزایای منحصر به فردی را نسبت به فناوری فیبر (توپر) متعارف فراهم می‌کنند را مورد بحث قرار دادیم. 

Abstract

Since the early conceptual and practical demonstrations in the late 1990s, Hollow-Core Photonic Band Gap Fibres (HC-PBGFs) have attracted huge interest by virtue of their promise to deliver a unique range of optical properties that are simply not possible in conventional fibre types. HC-PBGFs have the potential to overcome some of the fundamental limitations of solid fibres promising, for example, reduced transmission loss, lower nonlinearity, higher damage thresholds and lower latency, amongst others. They also provide a unique medium for a range of light: matter interactions of various forms, particularly for gaseous media. In this paper we review the current status of the field, including the latest developments in the understanding of the basic guidance mechanisms in these fibres and the unique properties they can exhibit. We also review the latest advances in terms of fibre fabrication and characterisation, before describing some of the most important applications of the technology, focusing in particular on their use in gas-based fibre optics and in optical communications.

1 Introduction

Optical fibre technology plays an ever increasing role in modern society, enabling for example the global internet and communication systems that most of the world now takes for granted, and more recently, providing a new generation of high power laser devices that are finding ever more uses across an increasingly broad range of manufacturing, scientific and medical applications. After more than 50 years of continuous development, and the commercial uptake of the technology, it is perhaps surprising that there is much left to discover and improve when it comes to optical fibres. However, to the contrary, many would contend that we are currently in a golden period for optical fibre research, with several new forms of fibre under development and many intriguing device opportunities emerging.

6 Conclusions

In conclusion, we have provided an overview of the current status of the field of HC-PBGFs, describing the latest understanding of the fundamental guidance mechanism and issues limiting the current/ultimate performance of this relatively new class of optical fibres. We have also described the current status of HC-PBGF fabrication, reporting some of the most recent achievements in driving the propagation loss down whilst maximizing the usable bandwidth and ensuring the well-conditioned modal characteristics needed for many of the most interesting and lucrative applications. Finally, we have briefly reviewed some of the most interesting device/systems uses of the technology, discussing in particular progress towards using HC-PBGFs as data transmission media for both long and short haul communications where they offer some unique benefits relative to conventional (solid) fibre technology.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

الیاف شکاف نوار فوتونیک توخالی: فناوری و کاربردها

Hollow-core photonic bandgap fibers: technology and applications

سیستم های فوتونیکی یکپارچه مبتنی بر ابزارهای اندیس گرادیانی فعال شده با اپتیک تبدیلی

Integrated photonic systems based on transformation optics enabled gradient index devices

مقدمه

مواد و روش‌ها

نتایج و بحث

نتیجه‌گیری

انتظار می‌رود که ابزارهای مجتمع فوتونیکی بتوانند نقش روزافزونی در ارتباطات نوری، تصویربرداری، رایانش و شناسایی با هدف کاهش هزینه و وزن این سیستم‌ها ایفا نمایند. پیشرفت‌های بیشتر این فناوری به شدت به توانایی توسعه اجزای نوری پکیده و قابل اطمینان و تسهیل ادغام آنها در یک بستر معمول وابسته است. در اینجا با استفاده از روش نوظهور اپتیک تبدیلی نشان می‌دهیم که اجزای عملکرد متشکل از مواد اندیس گرادیانی صفحه‌ای را می‌توان طراحی و به اسانی در مدارهای فوتونیکی گنجاند. انعطاف‌پذیری بی‌نظیر فرایند طراحی ابزارهای اپتیکی تبدیلی امکان ایجاد تعدادی از ابزارهای جدید مانند کولیماتورهای (موازی‌سازهای) نوری، آداپتورهای موج‌بر و گذرگاه موج‌بر را میسر می‌سازد که کاربردهای گسترده‌ای در تراشه‌های مجتمع نوری داشته و با فناوری ساخت کنونی سازگاری دارند. برای نمایش عملکرد بی‌نظیر نوری و مجتمع‌سازی موثر این ابزارها با سایر اجزای موردنظر در یک سیستم فوتونیکی روی تراشه‌ای، شبیه‌سازی عددی موج کامل را با استفاده از روش تفاضل محدود دامنه زمان به اجرا درخواهیم آورد. این قطعات تنها به مواد دی‌الکتریک متغیر مکانی فاقد ویژگی‌های مغناطیسی نیاز دارند که اتلاف اندک و عملیات پهن‌باند در یک محیط فوتونیک مجتمع را تسهیل می‌سازند.

مقدمه

اپتیک تبدیلی (TO)، روشی سیستماتیک برای دستکاری انتشار نور از طریق استفاده از نگاشت‌ها و توزیع‌های فضایی مواد ساختاری است.1، 2 TO براساس ویژگی عدم تغییر معادلات ماکسول تحت تبدیلات مختصات، ابزار طراحی جدید قدرتمندی در کنترل مسیر نور و ساخت ابزارهای جدیدی همچون پوشش‌های نامرئی3، متمرکزکننده‌های میدان4 و جذب‌کننده‌های ”حفره سیاه“ کامل5 را نشان می‌دهد. دسته مهمی از مختصات تبدیل تعبیه شده با ایجاد ناپیوستگی در امتداد مرزهای محیط تبدیلی ایجاد می‌شود. این ویژگی منحصر به فرد، توسعه برخی از ابزارهای TO عملی‌تر، اما جالب توجه شامل چنبره‌ها و شکافنده‌های باریکه بدون بازتاب7، چرخنده‌های قطبشی8 و لنزهای تخت مختلف9- 11 را تسهیل نموده است. 

نتیجه‌گیری

به طور خلاصه، چندین مولفه GRIN الهام گرفته از TO را با استفاده از شبیه‌سازی‌های FDTD تمام‌موج برای سیستم‌های فوتونیک مجتمع طراحی و ارائه نموده‌ایم. با استفاده از روش تبدیل QC الحاقی، ابزارهایی متشکل از مواد همسانگرد صرفاً دی‌الکتریک را ارائه نموده‌ایم. ثابت شده است که این اجزای TO در عین ارائه انعطاف‌پذیری عمده در فرایند طراحی، توانایی جفت‌سازی موثر نور بین اجزای فوتونیکی همچون منابع نوری و موج‌برها را میسر می‌سازد. این ابزارهای GRIN مبتنی بر TO با اتلاف اندک و محدوده عمل در گستره پهن‌باند دارای کاربردهای متعددی همچون ارتباطات نوری، رایانش و شناسایی است. روش طراحی ما و مثال‌های ارائه شده، توان روش TO برای بهره‌گیری از پتانسیل کامل اپتیک GRIN به منظور پیشبرد ابزارهای نوری عملی و سیستم‌های فوتونیک مجتمع را نشان می‌دهد.

Integrated photonics is expected to play an increasingly important role in optical communications, imaging, computing and sensing with the promise for significant reduction in the cost and weight of these systems. Future advancement of this technology is critically dependent on an ability to develop compact and reliable optical components and facilitate their integration on a common substrate. Here we reveal, with the utility of the emerging transformation optics technique, that functional components composed of planar gradient index materials can be designed and readily integrated into photonic circuits. The unprecedented design flexibility of transformation optics allows for the creation of a number of novel devices, such as a light source collimator, waveguide adapters and a waveguide crossing, which have broad applications in integrated photonic chips and are compatible with current fabrication technology. Using the finite-difference time-domain method, we perform full-wave numerical simulations to demonstrate their superior optical performance and efficient integration with other components in an on-chip photonic system. These components only require spatially-varying dielectric materials with no magnetic properties, facilitating low-loss, broadband operation in an integrated photonic environment.

INTRODUCTION

Transformation optics (TO) provides a systematic method to manipulate light propagation by exploiting spatial mappings and distributions of constituent materials.1,2 Based on the property that Maxwell’s equations are invariant under coordinate transformations, TO represents a powerful new design tool in controlling the trajectory of light and creating novel devices, such as invisibility cloaks,3 field concentrators4 and perfect ‘black hole’ absorbers.5 The important class of embedded coordinate transformations6 stands out by allowing discontinuities along transformation media boundaries. This unique property has facilitated the development of some of the more practical, but nonetheless remarkable TO devices, including reflectionless beam bends and splitters,7 polarization rotators8 and various flat lenses.9–11

CONCLUSIONS

In summary, we have designed and demonstrated several TO-inspired GRIN components for integrated photonic systems using full-wave FDTD simulations. An embedded QC transformation approach is employed, yielding devices comprised of isotropic, dielectric-only materials. These TO components were shown to be able to achieve efficient light coupling between photonic elements, such as optical sources and waveguides, while exhibiting great design flexibility. Such TO-based GRIN devices, with low losses and broadband operation, have a wide range of applications including optical communications, computing and sensing. Our design approach and examples illustrate the power of the TO methodology to bring GRIN optics into their full potential for advancing practical optical devices and integrated photonic systems.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

سیستم های فوتونیکی یکپارچه مبتنی بر ابزارهای اندیس گرادیانی فعال شده با اپتیک تبدیلی

Integrated photonic systems based on transformation optics enabled gradient index devices

تجزیه و تحلیل مقسم توان پلازمونی و MUX / DEMUX مناسب برای مدارهای مجتمع فوتونیکی

Analysis of the plasmonic power splitter and MUX/DEMUX suitable for photonic integrated circuits

چکیده

1. مقدمه

2. روش تحلیل و شبیه سازی

3. نتایج عددی و بحث

3.1 مقسم توان پلاسمونی

3.2. مالتی پلکسر و دی مالتی پلکسر پلاسمونی

4. نتیجه گیری

چکیده

در این مقاله، کوپلر جهت دار پلازمونی   فلز -عایق -فلز  با خمش موجبر 45 درجه بر اساس القای پلاریتون پلازمون سطح (SPPs) با روش عددی  اختلاف- محدود  حوزه زمان (FDTD) مورد بررسی قرار گرفته است.  اثر تغییرات طول کوپلر و ضخامت شکاف فلزی بر توان خروجی و افت انتشار  در طول موج 1550 nm مورد بررسی قرار گرفته است. با انتخاب طول مناسب کوپلر، مقسم مقسم (مقسم) مالتی پلکسر ، به عنوان برخی از برنامه های  متصل کننده های جهت دار  ارائه شده اند و عملکرد  آنها شبیه سازی شده است. 

مقدمه

در سالهای اخیر،  کوچک کردن اندازه، افزایش سرعت و بهبود عملکرد دستگاههای نوری، توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است. اما به دلیل حد پراش نوری، یک حد اساسی برای به حداقل رساندن اندازه وسایل نوری معمولی وجود دارد [1،2]. به همین دلیل بلورهای فوتونی (PC) اجزای اصلی مدارهای مجتمع فوتونی (PIC) هستند، که در آنها هدایت موج نور از طریق خم های تیز با افت بسیار ناچیز امکان پذیر است. این ساختارها، ساختارهایی متناوب هستند و برای دستیابی به شکاف باند فوتونی  به حداقل پنج دوره تناوب احتیاج دارند. بنابراین ابعاد دستگاه های PC از مرتبه طول موج نوری است [1].

4. نتیجه گیری

در این مقاله ، کوپلر پلاسمونی جهت دار با خمش های موجبر 45 درجه با روش FDTD تجزیه و تحلیل و شبیه سازی شده است. اثرات تغییر طول کوپلر و ضخامت شکاف فلزی بر عملکرد کوپلر جهت دار ، در طول موج 1550 نانومتر ، مورد مطالعه قرار گرفته است. نشان داده شده است که با افزایش ضخامت شکاف ، مقدار توان کوپل شده با پورت متقاطع افزایش می یابد و برای d = 11 نانومتر به حداکثر مقدار خود می رسد. با افزایش بیشتر ضخامت شکاف فلزی ، همانطور که به عمق پوستی نقره در طول موج 1550 نانومتر نزدیک می شود، کوپلینگ به موجبر متقاطع کاهش می یابد ، کوپلر به عنوان یک موجبر واحد عمل می کند و برهمکنش موج نوری و فلز و بنابراین اتلاف ساختار کاهش می یابد.

Abstract

In this paper, the metal–insulator–metal (MIM) plasmonic directional coupler (PDC) with 45° waveguide bends based on surface plasmon polaritons (SPPs) excitation has been analyzed by the finite-difference time-domain (FDTD) numerical method. Effects of the variations of the coupler length and the metal gap thickness on the output powers and the propagation loss at 1550 nm wavelength have been studied. By choosing proper coupler lengths, power splitters with various output power ratios at 1550 nm wavelength and multi/demultiplexers, as some applications of the directional couplers have been proposed and their performances have been simulated.

1. Introduction

Miniaturizing the size, increasing the speed and improving the performance of the optical devices have attracted many researchers’ attentions in recent years. However, due to the optical diffraction limit, there is a basic limit for minimization of the size of the conventional optical devices [1,2]. For this purpose, photonic crystals (PCs) are the key components for photonic integrated circuits (PICs), in which the lightwave guidance through sharp bends with very low loss is possible. These structures are periodic structures and need at least five periods to acquire photonic band gap. Therefore, the dimensions of the PC devices are in the order of light wavelength [1].

4. Conclusion

In this paper, plasmonic directional coupler with 45° waveguide bends have been analyzed and simulated by the FDTD method. Effects of the variation of the coupler length and the metal gap thickness on the performance of the directional coupler, at the wavelength of 1550 nm, have been studied. It has been shown that by increasing the gap thickness, the amount of power coupled to the cross port increases and it reaches to its maximum value for d= 11 nm. By further increasing the metal gap thickness, as it approaches to the skin depth of silver at 1550 nm wavelength, the coupling to the cross waveguide is diminished, the coupler operates as a single waveguide and the interaction of lightwave and metal and hence the loss of the structure decreases.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تجزیه و تحلیل مقسم توان پلازمونی و MUX / DEMUX مناسب برای مدارهای مجتمع فوتونیکی

Analysis of the plasmonic power splitter and MUX/DEMUX suitable for photonic integrated circuits

توسعه یک سیستم نشانگر شخصی دوزسنجی با استفاده از آشکارسازهای سوزانده (خاکستر) شده TL LiF: Mg، Cu، Na، Si، برای میدان های فوتونی

Development ofa personal dosimeter badge system using sintered LiF:Mg,Cu,Na,Si TL detectors for photon -elds

Abstract

The badge system of personal thermoluminescence (TL) dosimeter for photon fields using LiF:Mg,Cu,Na,Si TL material, which was developed by Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) a few years ago, was developed by taking advantage of its dosimetric properties including energy dependencies. A badge filter system was designed by practical irradiation experiments supported by computational modeling using Monte Carlo simulation. Design properties and dosimetric characteristics such as photon energy response and angular dependence of new TL dosimeter system examined through the irradiation experiments are presented. Based on the experiments for the developed dosimeter, it is demonstrated that the deep dose response of dosimeter provided the value between 0.78 and 1.08, which is within the design limit by ISO standard. This multi-element TL dosimeter badge system allows the discrimination of the incident radiation type between photon and beta by using the ratios of the four TL detectors. Personal TL dosimeter using sintered LiF:Mg,Cu,Na,Si TL detectors has the ability to measure a personal dose equivalent Hp(d) for a wide range of photon energies.

1 Introduction

Thermoluminescence dosimetry is the most widely used technology for evaluating the personal and environmental radiation exposure. Lithium ?uoride (LiF) is a well-known thermoluminescent (TL) dosimetry material used in environmental and personal monitoring due to its high sensitivity, stability and tissue-equivalency.

The -rst interest in the thermoluminescent phenomenon of LiF for dosimetry was by Daniel et al. (1953) from the University ofWisconsin. Since then many experimental doping agents were used with LiF. The TLD material based on LiF that has been studied most extensively is LiF:Mg,Ti, which is widely used in personal dosimetry and available in the market under trade names like TLD-100 and its variations, TLD-600 and TLD-700 which contain diFerent concentrations oflithium isotopes (Vij, 1993). Since the introduction ofLiF:Mg,Ti (TLD-100), many new types ofTL materials have been developed and used to evaluate the personal dose equivalent in various radiation -elds. Many researches for developing the more advanced thermoluminescence materials have been accomplished. Nakajima et al. (1978) were the -rst to describe the properties ofLiF doped with Mg, Cu and P impurities, namely, a high sensitivity and a good tissue equivalency. This material, LiF:Mg,Cu,P, has been improved and commercialized by Chinese (GR-200), Polish (MCP–N) and USA (TLD-100H, TLD-600H, TLD-700H) (Bos, 2001).

In Korea, Doh et al. (1989) developed powdered type ofLiF doped with magnesium, copper, sodium and silicon, and undertook a study on its characteristics about a wide range ofdopants concentration in the 1980s. After Doh et al. proposed LiF doped with four dopants, Kim et al. (1989) found out that the response of LiF:Mg,Cu,Na,Si: for low energy photons was higher than that ofLiF:Mg,Cu,P in the aspect ofdosimetric properity. In the 1990s, more concrete researches on the powder type LiF:Mg,Cu,Na,Si TL phosphor have been accomplished by Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) (Nam et al.,1998, 1999). This powder type TL phosphor has about 2 times higher sensitivity in comparison with LiF:Mg,Cu,P. However, the powder type TL phosphor has many disadvantages for the practical handling ofthe material. Therefore, it is necessary to develop a suitably shaped solid type TL detector for application in practical dosimetry -elds. During the last few years the LiF:Mg,Cu,Na,Si TL material has been studied for practical pellet type TL detector by Nam Y.M. et al., the dosimetry group ofhealth physics department in KAERI (Nam et al., 2000). But the sensitivity ofdeveloped pellet type TL detectors did not exceed 50% ofChinese GR-200A, and had poor reusability, that is, a decrease of10% ofthe readout values after a reuse of 8 times (Nam et al., 2001). Based on these previous studies by Nam et al., the sensitivity and reusability ofthe pellet type LiF:Mg,Cu,Na,Si TL detectors were improved by modi-cation ofthe dopants concentration and the parameters ofthe preparing procedure. The optimum concentration ofdopants for pellet type LiF:Mg,Cu,Na,Si TL detectors was investigated as Mg: 0:2 mol%, Cu: 0.05 mol%, Na: 0.9 mol% and Si: 0.9 mol% (Lee et al., 2002). Now a days, it has become possible to produce a mechanically stable and eLcient TL detector using LiF:Mg,Cu,Na,Si, which is a newly developed TL material in a personal TL dosimetry -eld.

The objective ofthis study was to design and develop the badge system ofa multi-element personal TL dosimeter using LiF:Mg,Cu,Na,Si TL detectors by taking advantage ofits sensitivity, tissue-equivalency and energy dependencies to allow the measurement ofpersonal dose equivalent Hp(d). The design ofdosimeter was accomplished by the practical irradiation experiments that are supported by a computational simulation with MCNP code, and then the developed dosimeter was tested in terms ofits dosimetric characteristics such as photon energy response and angular dependence.

گیرنده پویش آر.اف بر اساس فوتونیک در جنگ افزارهای الکترونیکی

An RF Scanning Receiver based on Photonics for Electronic Warfare Applications

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

گیرنده اسکنینگ RF مبتنی بر فوتونیک در جنگ افزارهای الکترونیکی

An RF Scanning Receiver based on Photonics for Electronic Warfare Applications

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.